多種體制雷達系統(tǒng)技術盤點解析

　　什么是主動雷達尋的或雷達制導的空對空導彈系統(tǒng)？

　　有源雷達尋的系統(tǒng)由地面雷達系統(tǒng)與大尺寸天線組成，帶有多個雷達制導導彈外殼的主動雷達發(fā)射臺和主動雷達導彈本身。地面雷達可以是固定的，也可以是移動的。通常安裝在現(xiàn)場的固定雷達稱為空中監(jiān)視雷達。雷達制導導彈裝有雷達收發(fā)器，不像半主動雷達尋的導彈其中僅包含雷達接收器。收發(fā)器是指由兩個發(fā)射器組成的設備和接收器功能。

　　該圖描述了有源雷達尋的系統(tǒng)組件。如圖所示，它由三部分組成，即固定或移動雷達、導彈發(fā)射臺和雷達制導導彈。讓我們了解主動雷達尋的系統(tǒng)的工作原理。

　　? 地面雷達站連續(xù)點亮空氣中的電磁能，從而得到當目標在其范圍內(nèi)時，從目標反射。

　　? 一旦地面雷達系統(tǒng)檢測到遠程目標，它就會向導彈發(fā)射臺提供信號向目標釋放空對空導彈。

　　? 一旦雷達制導導彈到達目標附近，它就會利用機載雷達收發(fā)器來微調(diào)其射程以更接近目標并摧毀它。

　　? 為了取得成功，空對空雷達制導導彈在目標附近爆炸，摧毀所有目標（即火箭）在其附近或直接擊中目標。

　　主動雷達尋的或雷達制導導彈的好處或優(yōu)勢

　　以下是主動雷達尋的或雷達制導導彈的優(yōu)點或優(yōu)勢：

　　?與地面雷達制導的陸對空導彈相比，它更準確。

　　?由于內(nèi)置雷達收發(fā)器，它非常接近目標。因此，它更有可能摧毀目標。

　　?一旦發(fā)射，它將負責摧毀目標本身，不再需要發(fā)射平臺。這為啟動提供了時間平臺跟蹤其他目標。

　　有源雷達尋的缺點或缺點

　　以下是有源雷達尋的缺點或缺點：

　　?與半主動雷達尋的系統(tǒng)相比，由于使用雷達收發(fā)器，它更昂貴。

　　?由于使用電池進行操作，它具有較低的ERP（有效輻射功率）和有限的覆蓋范圍。

　　?沒有地面雷達系統(tǒng)的幫助，擊中遠程目標是不夠的。

　　半主動、被動和主動雷達尋的導彈的區(qū)別

　　雷達尋的制導是防空導彈最常用的制導系統(tǒng)形式。根據(jù)其工作操作，有三種類型的雷達尋的導彈系統(tǒng) 即半主動、被動和主動。

　　半主動雷達尋的

　　圖-1描述了半主動雷達尋的正常工作操作。以下是半主動雷達尋的的特點。

　　?它僅使用接收器，其中目標被雷達或其他外部光源照射。

　　? 來自目標的反射能量由安裝在導彈上的接收器接收。

　　?與接收器連接的計算機用于確定目標的相對軌跡。導彈系統(tǒng)使用這些信息來攔截準確定位。

　　? 用于長空對空和地對空導彈系統(tǒng)。

　　? 用于“全天候”制導系統(tǒng) 防空系統(tǒng)。

　　示例：

　　RSAF 使用的第一代 SAM

　　主動雷達尋的

　　圖-2描述了有源雷達尋的正常工作操作。以下是主動雷達尋的特色。

　　? 它傳輸能量并接收反射的能量。與半主動不同，上面是由導彈本身完成的，因為它同時容納發(fā)射器和接收器部件。

　　? 該雷達尋的系統(tǒng)不需要外部源。

　　示例：

　　? AMRAAM 空對空導彈 ? 飛魚反艦導彈

　　AMRAAM AIM-120是主動和半主動歸位的組合。它支持約50公里的中程。

　　無源雷達尋的

　　圖-3描述了無源雷達尋的正常工作操作。以下是無源雷達尋的特色。

　　? 它使用來自目標的熱輻射。導彈正在使用熱能來確定目標的參數(shù)。

　　? 它獨立于任何外部指導系統(tǒng)。

　　? 它只接收信號，不能傳輸類似于半主動雷達尋的系統(tǒng)信號。

　　示例：

　　? RSAF 部署的米斯特拉爾是一種被動紅外尋的制導系統(tǒng)。

　　? AIM9L/M 無源紅外尋的導引頭

　　? 可以輕松探測到半主動和主動尋的導彈。

　　? 被動尋的導彈難以探測，更容易打破鎖定。

　　AESA雷達和PESA雷達的區(qū)別 |AESA 雷達與 PESA 雷達

　　比較了AESA雷達與PESA雷達，并提到了AESA雷達和PESA雷達之間的區(qū)別。AESA 代表有源電子掃描陣列，而 PESA 代表無源電子掃描陣列。

　　PESA雷達

　　PESA雷達使用通用的共享射頻源，其中信號使用以下命令進行修改數(shù)控移相器模塊。

　　以下是PESA雷達的特點。

　　? 如圖-1所示，它使用單個發(fā)射器/接收器模塊。

　　? PESA雷達產(chǎn)生無線電波束，可以電子控制在不同的方向。

　　? 這里的天線元件與單個發(fā)射器/接收器接口。這里的PESA與AESA不同，AESA使用單獨的發(fā)送/接收模塊每個天線元件。所有這些都由計算機控制，如下所述。

　　? 由于使用頻率單一，極有可能被敵方射頻干擾器干擾。

　　?掃描速度慢，只能跟蹤單個目標或一次處理單個任務。

　　AESA 雷達

　　如前所述，AESA使用電子控制陣列天線其中無線電波束可以電子控制以指向在不同方向上相同，無需移動天線。它被認為是PESA雷達的高級版本。

　　AESA 使用許多單獨的小型發(fā)送/接收（TRx）模塊。

　　以下是AESA雷達的特點。

　　? 如圖-2所示，它使用多個發(fā)射器/接收器模塊。

　　? 多個發(fā)射/接收模塊與多個天線接口稱為陣列天線的元件。

　　? AESA雷達同時產(chǎn)生不同無線電頻率的多個波束。

　　? 由于具有在寬范圍內(nèi)產(chǎn)生多個頻率的能力范圍，它被敵方射頻干擾器干擾的可能性最小。

　　?它具有快速的掃描速率，可以跟蹤多個目標或多個任務。

　　有關更多信息，請參閱 AESA 雷達框圖。

　　以下是現(xiàn)代PESA和AESA雷達類型之間的相似之處。

　　? 現(xiàn)代PESA和AESA通常都是脈沖雷達。

　　? 現(xiàn)代PESA和AESA都是頻率捷變和頻率跳躍的在不同時間的不同頻率。

　　?兩者都可以有窄帶和寬帶模式。

　　? 兩者都可用于ECM，被動掃描，波束成形等。

　　單基地雷達與雙基地雷達-單基地雷達和雙基地雷達的區(qū)別

　　單基地雷達

　　圖-1描繪了單基地雷達框圖。如圖所示，它使用相同的天線進行發(fā)射和接收。由于兩個方向都使用單個天線，因此需要雙工器將發(fā)射鏈與接收鏈分開，并且反之亦然。

　　單基地雷達方程表示如下：

　　PR= （ pt* g2* λ2*σM）/（（4*π）3*d4*Lt*Lr*Lm）

　　其中，

　　PR=接收天線接收的總功率

　　G =天線增益

　　λ = 波長 = c/頻率，其中 c = 3 x 108

　　pt= 峰值發(fā)射功率

　　d = 雷達與目標

　　之間的距離 Lt=發(fā)射機損耗

　　Lr=接收器損耗

　　Lm=中等損失

　　σM= 目標的雷達橫截面。

　　雙基地雷達

　　圖-2描繪了雙基地雷達框圖。如圖所示，它使用兩個獨立的天線作為發(fā)射器和接收器，并且位于不同的位置。

　　示例：CW雷達可用作雙基地雷達以及單基地雷達（當天線之間的距離非常小時）。

　　雙基地雷達方程表示如下：

　　其中，

　　PR=接收天線接收的總功率

　　Gt=發(fā)射天線增益

　　Gr=接收天線的增益

　　λ = 波長 = c/頻率，其中 c = 3 x 108

　　pt= 峰值發(fā)射功率

　　dt= 物體（即）與雷達發(fā)射天線

　　之間的距離 dr= 雷達的物體和接收天線之間的距離。

　　Lt=發(fā)射機損耗

　　Lr=接收器損耗

　　Lm=中等損失

　　σB= （4*π*Ae2）/λ2

　　這里 Ae是對象投影區(qū)域。

　　多普勒雷達

　　多普勒雷達非常簡單，利用連續(xù)波進行傳輸。因此，多普勒雷達也被稱為CW雷達。該雷達基于以下原理。返回信號的頻率，即來自固定目標的回波與發(fā)射波相同，而來自運動目標的返回信號的頻率將根據(jù)多普勒頻率進行偏移。通過測量發(fā)射頻率和反射接收頻率之間的差異，雷達提取目標的相對速度。

　　由于連續(xù)發(fā)射的形式，基本的多普勒雷達對距離測量沒有用。這個概念用于下面描述的警察雷達，用于跟蹤快速移動車輛的速度。它用于爬升率米，也用于測量飛機的速度。

　　如圖所示，如果目標是固定的，則發(fā)射波的數(shù)量與反射的接收波的數(shù)量相同。如果目標正在移動，則反射波的數(shù)量會根據(jù)目標向或遠離的目標移動而減少或增加雷達。

　　讓我們假設目標正在向雷達移動。在這種情況下，雷達和目標之間的距離正在減少，這取決于移動目標的速度大小。雷達經(jīng)歷返回的反射波頻率的明顯偏移，稱為多普勒頻移。當發(fā)射波以GHz為單位時，這種多普勒頻移大約約為1KHz量級。基于這種頻率速度的變化來確定目標，并且還可以找到其移動方向。下面用多普勒雷達方程對此進行了描述。

　　多普勒頻移，fd= 2* f0/c = dR/dt = 2*（dR/dt）/λ0= 2*V*余量θ/λ0

　　哪里 v 是目標使角 θ 相對于位置矢量（R）的相對速度。

　　當目標沿雷達方向移動時，角度 θ 將在 0 到 90 度之間，信號頻率 f0將增加量 fd. 當目標遠離雷達時，θ 將在 90 到 180 度之間，f0將減少 fd. 當速度垂直時，f不會有變化0和 fd為零。

　　在多普勒雷達中，可以通過測量多普勒頻移和極性來確定距離速率。

　　基于多普勒的警用雷達

　　圖2描繪了警用雷達中使用的模塊。它用于檢測和測量移動車輛的速度。如圖所示，微波信號發(fā)生器用作發(fā)射器。這里使用基于岡恩二極管的振蕩器來產(chǎn)生微波信號。微波信號通過射頻環(huán)行器通過喇叭天線傳輸。傳輸信號泄漏部分用于與反射信號進行比較。RF混頻器產(chǎn)生這兩個輸入信號頻率的和和差?？偤头至勘缓雎?，并使用差分量，這是由于多普勒頻移造成的。這種類型的雷達被稱為警用雷達。處理后的多普勒頻率被饋送到雷達示波器或顯示單元。該顯示單元提供移動車輛的速度。

　　以下公式可用于警用雷達計算車輛的速度。

　　速度（以英里/小時為單位）= 0.26 *（多普勒頻移，單位為 Hz）/（微波頻率，單位為 GHz）

　　FMCW雷達系統(tǒng)

　　FMCW雷達基本上是一種調(diào)頻連續(xù)波雷達。這里載波信號頻率f0由頻率 f 調(diào)制m（t）使得發(fā)射頻率f我可以如下所示。

　　f我= f0+ fm（t）。

　　多普勒雷達不用于距離或距離測量。這是由于多普勒雷達中缺乏標記發(fā)射和接收時間戳。此時間戳差異用于確定范圍信息。為了克服這個問題，利用頻率隨時間的變化來確定范圍。下面的FMCW雷達波形中也描述了相同的情況。

　　FMCW雷達系統(tǒng)的范圍可以通過以下公式給出：

　　范圍= c * fd/2*a;

　　其中 a= fd/Te

　　FMCW雷達的工作功率比脈沖雷達低。它用于非常短距離的目標。

　　探地雷達系統(tǒng)

　　探地雷達稱為GPR是一種開發(fā)的雷達分析地面的內(nèi)部結構。它采用頻率范圍從1到約1000MHz的無線電波。它有助于繪制地面結構和地面要素。

　　圖描述了探地雷達系統(tǒng)使用的典型部件。與其他無線系統(tǒng)類似，該雷達將由發(fā)射器和接收器部分組成。發(fā)射器部分包括源信號生成、調(diào)制和射頻上變頻，然后饋送信號到天線以傳輸?shù)綀詫嵉牡孛?。這與無線系統(tǒng)相反，在無線系統(tǒng)中，信號被傳輸?shù)娇諝庵小?/p>

　　接收部分由信號采樣、信號數(shù)字化、數(shù)據(jù)存儲、信號處理顯示和雷達示波器顯示組成根據(jù)需要提供相關信息。

　　探地雷達系統(tǒng)的工作原理如下：

　　? 發(fā)射器將RF（射頻）信號發(fā)射到固體地面

　　? 檢測并記錄回波的不同時間實例并利用這些信息以構建圖像。

　　? 根據(jù)信號時間延遲提供示波器的圖像信息和用戶的信號強度。

　　應用

　　以下是該雷達的應用：

　　? 測量北極地區(qū)和其他地方

　　的冰雪厚度 ? 定位埋在地下

　　的公用設施 ? 評估礦場

　　? 進行法醫(yī)調(diào)查

　　? 挖掘考古遺址